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第一章 科學常識
考點歸納
1． 了解中外科技發展史上的代表人物及其主要成就。
2． 了解一定的科學常識，熟悉常見的科普讀物。
重點提示
一、中外科技發展史
(一)古今中國的科學技術
數 學
1．春秋時期出現九九乘法，比西方早500年。
2．《周髀算經》所記西周初年的勾股定理，標志著古代數學體系的形成。
3．東漢時期的《九章算術》是中國古代第一部數學專著。
4．南朝宋、齊之際的祖沖之將圓周率精確到小數點后第七位數，他的數學專著《綴術》成為唐朝及中世紀朝鮮、日本的教材。
5．近代前期的李善蘭闡述了微積分的初步理論，在《垛積比類》中，說明了高階等差數列的理論。書中的“李善蘭恒等式”為當時數學界所矚目。
6．華蘅芳的《代數術》，介紹了西方代數學、三角函數、微積分及當時歐洲剛出現的概率論。
7．近代后期的著名數學家華羅庚、蘇步青分別在堆壘素數論和微分幾何學的研究上作出了顯著成績。
天文學、地理學
8．夏朝開始有了歷法。
9．商朝時，有了世界上最早的日、月食記錄。
10．春秋時留下了關于哈雷彗星的最早記錄(公元前613年)。
11．戰國時期的《甘石星經》是我國最早的一部天文學專著，而且能夠測定一年中的季節；書中的《石氏星表》測定了120多個恒星的位置，是世界上最早的星表。
12．東漢科學家張衡發明了水運渾象儀和測地震方位的地動儀。
13．唐代僧一行主持實測了子午線的長度，編制了《大衍歷》。
14．元代郭守敬制成一種測量天體位置的天文儀器——簡儀，比歐洲發明同類儀器早300多年；并編制了《授時歷》，是我國古代最精密的一部歷法，它與實際時間只差26秒。同時，郭守敬還主持了規模空前的天文測量工作。
15．李四光從運動的觀點出發，建立了獨創的地質力學的理論和方法。
醫 學
16．戰國時期有了醫學分科。
17．春秋戰國時期名醫扁鵲提出四診法。
18．西漢的《黃帝內經》是中國現存較早的一部醫書，奠定了中醫學理論的基礎。
19．東漢末年張仲景的《傷寒雜病論》，論述了“望聞問切”四診療法，成為中醫臨床學的經典，張仲景被稱為“醫圣”。
20．東漢名醫華佗發明了麻沸散和五禽戲。麻沸散是最早的麻醉藥劑，五禽戲是最早的體育保健體操。
21．東漢時期的《神農本草經》是現存較早的藥物學專著。
22．唐朝有了分科較細的醫學校，《唐本草》是世界上第一部由國家編定和頒布的藥典。熔醫、儒、道、釋、雜各家于一爐，建立了養生學的完整體系。
23．唐朝時，“藥王”孫思邈著有《千金方》。
農 學
24．北朝時的賈思勰的《齊民要術》是我國現存的最早最完整的農書。書中介紹了農、林、牧、副、漁業的生產方法，還提出了因地制宜、多種經營和商品生產等寶貴思想。
25．元代的《農桑輯要》是我國現存最早的官修農書。
26．元代王禎的《農書》重點放在生產工具的改革方面，特別重視用機械代替簡單工具，用水力代替人力和畜力，對提高生產力起了很大作用。
27．明代徐光啟的《農政全書》系統總結歷代經驗，參照西方自然科學知識，博采古今農學大成，達到傳統農業科學的頂峰。徐光啟被譽為“中國近代科學先驅”。
28．當代水稻專家袁隆平培育成功了秈型雜交水稻。
建筑學
29．戰國時期的魯班已經會建造房屋、橋梁、改進生產工具，有許多發明創造，被后世土木匠奉為祖師。
30．隋朝工匠李春設計建造的趙州橋是現存世界上最古老的石拱橋。
31．唐朝長安城規模宏大，布局嚴整，建筑宏偉，是我國古代城市建筑的杰作。
32．秦長城西起臨洮，東到遼東；明長城東起鴨綠江，西到嘉峪關。萬里長城是世界上最偉大的工程之一。
33．明朝北京城布局嚴整、建筑華麗，是我國古代城市建筑的杰作。
34．近代前期詹天佑主持修建了由中國人自己設計建造的第一條鐵路——京張鐵路。
35．1937年茅以升設計建造的杭州錢塘江大橋，是我國近代橋梁建筑史上的一座豐碑。
36．粱思成是現代著名的建筑學家和教育家，系統地調查、整理、研究了中國古代建筑的歷史和理論，曾參加人民英雄紀念碑的設計。
其 他
37．東漢時，蔡倫改進造紙術，制成能書寫的纖維紙。被時人稱為“蔡侯紙”。
38．目前世界上現存最早的有明確時間(868年)記載的雕版印刷品是《金剛經》。
39．北宋時期，平民畢昇發明了活字印刷術。畢昇發明的活字是膠泥，此后又出現了木活字。
40．唐代，人們在煉丹制藥時發明了火藥。最早關于火藥的記載是唐初孫思邈提出的硫黃伏火法。唐朝末年火藥已用于戰爭。五代和宋朝時，火藥廣泛應用。
41．戰國時，人們就利用磁石指示南北的特性發明了指南儀器——司南，此后又出現了指南車、指南魚。北宋時發明了使用人工磁體的指南針，并應用于航海。
(二)近代世界的科學成就
1．波蘭哥白尼發表《天體運行論》，提出太陽中心說，否定了基督教會宣揚的地球中心說，從根本上動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎。
2．意大利伽利略于1632年發表了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，論證了哥白尼的日心說，開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學。因此，他被稱為“近代科學之父”。并開始了科學的研究方法，標志著物理學的真正開端。伽利略的杰出成就為牛頓經典力學的創立奠定了基礎。
3．英國牛頓于1687年出版了《自然哲學的數學原理》，提出了著名的萬有引力定律和牛頓力學三定律。經典力學是人類第一次對自然規律進行的理論性概括和總結，形成了牛頓力學體系，實現了物理學史上的第一次偉大飛躍。而海王星的發現是證明牛頓力學定律有效性的最成功范例。
4．英國達爾文1859年發表的《物種起源》，提出了進化論，挑戰了封建神學，否定了神創說，促進了人類認識的飛躍。
5．英國瓦特于1769年開始改良蒸汽機，吹響了第一次能源革命的號角。新型蒸汽機成為改造世界的動力機械。人類開始進入蒸汽時代。人們開始用煤作燃料，驅動火車、輪船和機器。
6．19世紀后期，電力作為新能源出現。美國愛迪生一生創造發明達1000多項，被人們稱為“發明大王”。這些發明創造促進了電力的廣泛應用，人類從此進入電力時代。
7．愛因斯坦于l905年提出了狹義相對論和光速不變原理兩個基本原理，相對論的提出是物理學領域最偉大的革命。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。
8．1900年，德國物理學家普朗克提出了量子假說。量子力學是研究微觀世界粒子運動規律的科學。使人類對微觀世界的認識有了革命性的進步；量子理論和相對論一起，構成了現代物理學的基礎。
9．西門子是電動機、發電機、有軌電車和指南針式電報機的發明人，改進過海底電纜，提出平爐煉鋼法，革新了煉鋼工藝，是西門子公司創始人。
10．湯姆孫在1897年發現物質結構的第一種基本粒子——電子。
11．美國發明家富爾頓在1807年制成蒸汽汽船。
12．德國工程師本茨在1868年制成世界上第一輛三輪內燃機汽車。
13．意大利物理學家伏打在1800年制成伏打電堆，不久又發明伏打電池，使人們第一次獲得了穩定而持續的電流。
14．德國工程師尼奧托在1876年制成第一臺四沖程循環的煤氣內燃機，使汽車和其后飛機的問世成為可能。
15．德國機械工程師戴姆勒在1883年制成第一臺汽油機，l886年又制成世界上第一輛四輪內燃機汽車。
16．英國發明家帕森斯在1884年制成第一臺多級反動式汽輪機。
17．德國工程師狄塞爾在1897年制造了第一臺柴油機。
18．英國工程師貝塞麥在1856年發明轉爐煉鋼法。
19．美國發明家莫爾斯在1837年發明了電報機，l844年5月24日，拍發出世界上第一封電報。
20．美國發明家貝爾在1876年發明電話。
21．意大利工程師馬可尼在1895年發明無線電報。l899年3月28日，他成功地實現了無線電通信。
22．瑞典化學家、工程師和實業家諾貝爾在1866年制成了安全炸藥。
二、科學常識
(一)物理學常識
1．牛頓運動定律
牛頓運動定律是牛頓提出的物理學的三個運動定律的總稱，被譽為是經典物理學的基礎。
牛頓第一定律，又稱慣性定律，指的是一切物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。這個定律明確了力和運動的關系并提出了慣性的概念。
牛頓第二定律，指的是物體的加速度跟物體所受的合外力f成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。公式：f=ma。
牛頓第三定律，指的是兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。
2．麥克斯韋方程組
麥克斯韋方程組是麥克斯韋建立的描述電場與磁場的四個方程。在麥克斯韋方程組中，電場和磁場已經成為一個不可分割的整體。該方程組系統而完整地概括了電磁場的基本規律，并預言了電磁波的存在。以麥克斯韋方程組為核心的電磁理論，是經典物理學最引以為自豪的成就之一。
3．相對論
相對論是關于時空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦創立，分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對淪(一般相對論)。相對論的基本假設是相對性原理，即物理定律與參照系的選擇無關。狹義相對論和相對義相對論的區別是，前者討論的是勻速直線運動的參照系(慣性參照系)之間的物理定律，后者則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性系)，并在等效原理的假設下，廣泛應用于引力場中。
狹義相對論最著名的推論是質能公式e=mc2，它可以用來計算核反應過程中所釋放的能量，并導致了原子彈的誕生。而廣義相對論所預言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測所證實。
4，分子運動論
分子運動論是從物質的微觀結構出發來闡述熱現象規律的理論。它的基本內容是：
(1)物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規則運動，分子之間存在著相互作用力。大量分子無規則的運動叫做分子的熱運動。
(2)實際上，構成物質的單元是多種的，或是原子(金屬)，或是離子(鹽類)，或是分子(有機物)。在熱力學中，由于這些微粒做熱運動時遵從相同的規律，所以統稱分子。
5．熱力學三定律
熱力學第一定律即能量守衡與轉化定律，其內容為：在任何孤立的系統中，不論發生何種變化，無論能量從一種形式轉化為另一種形式，或從一部分物質傳遞給另一部分物質，系統的總能量守恒。
熱力學第二定律的內容：熱能的傳遞具有不可逆性，即在沒有外界作用的情況下，熱能只會從熱體傳向冷體，而不可能從冷體傳向熱體。
熱力學第三定律是系統的熵在絕對零度時為零，即不存在任何的無序。
(二)化學常識
1．原子
原子是化學變化中的最小微粒，由原子核和圍繞原子核運動的電子組成。它是化學反應的基本微粒．在化學反應中不可分割。
在公元前450年，希臘哲學家德謨克利特創造了原子這個詞語。
2．元素
具有相同核電荷數(即質子數)的同一類原子總稱為元素。到2007年為止，總共有118種元素被發現，其中94種存在于地球上。原子序數大于82的元素(即鉍bi及之后的元素)都是不穩定的，會進行放射衰變。原子序數在83以下的某些元素，如原子序數為43和61的元素(即锝tc和钷pm)沒有穩定的同位素，會進行衰變。
3．分子
分子是構成物質的微小單元，它是能夠獨立存在并保持物質原有的一切化學性質的較小微粒。分子一般由更小的微?！訕嫵?。按照組成分子的原子個數可分為單原子分子、雙原子分子及多原子分子；按照電性結構可分為有極分子和無極分子。
4．離子
離子是指帶電荷(正、負電荷)的原子或原子團。與分子、原子一樣，離子也是構成物質的基本粒子之一。帶正電荷的離子稱陽離子，帶負電荷的離子稱陰離子。
5．化合物
由兩種或兩種以上元素組成的純凈物叫做化合物。根據不同的分類方法，化合物可分為有機化合物和無機化合物，或者高分子化合物和低分子化合物，或者離子化合物和共價化合物等。
6．化學品
各種元素組成的純凈物和混合物，無論是天然的還是人造的，都屬于化學品。
7．化學鍵
化學鍵是分子內或晶體內相鄰兩個或多個原子(或離子)問強烈的相互作用力的統稱。
8．分子間力
分子問力是不同分子之間的作用力，主要有氫鍵、范德華力、親水作用／疏水作用等，這種作用力比化學鍵弱，容易打開或重新組合，但是是形成分子空間排列和架構的重要作用力，是現代化學的重要研究方向之一。
9．化學反應
化學反應是一種物質轉變為另一種物質的過程，涉及分子中元素的交換和化學鍵的轉移、形成或消失。化學反應形成的改變既可令很多獨立的分子結合，也可將一個較大型的分子拆開成為很多獨立的小分子，甚至是同一分子內有原子移動，即使原子的數量沒有改變，但仍會構成化學反應。
10．質量守恒定律
在任何與周圍隔絕的體系中，不論發生何種變化或過程，其總質量始終保持不變。或者說，化學變化只能改變物質的組成，但不能創造物質，也不能消滅物質，所以該定律又稱物質不滅定律。
11．能量守恒定律
能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。
12．電荷守恒定律
電荷是物質的屬性，它不是憑空產生或消失的，它只能從一個物體轉移到另一個物體上．這就是電荷守恒定律。也可以表述為，在一個沒有凈電荷出入其邊界的系統，其中正負電荷電量的代數和保持不變。
(三)生物學常識
1．細胞
細胞是由膜包圍著的含有細胞核(或擬核)的原生質所組成，是生物體的結構和功能的基本單位，也是生命活動的基本單位。細胞能夠通過分裂而增殖，是生物體個體發育和系統發育的基礎。細胞是遺傳的基本單位，并具有遺傳的全能性。有成形細胞核的是真核細胞，反之，無成形細胞核的是原核細胞。
2．dna
dna，又稱脫氧核糖核酸，是染色體的主要化學成分，同時也是組成基因的材料，有時被稱為“遺傳微粒”。
在繁殖過程中，父代將自己dna進行半保留復制傳遞到子代中，從而完成性狀的傳播。因此，dna被稱為“遺傳微粒”。
3．基因
基因是指攜帶有遺傳信息的dna或rna序列，也稱為遺傳因子，是控制性狀的基本遺傳單位?；蛲ㄟ^指導蛋a質的合成來表達自己所攜帶的遺傳信息，從而控制生物個體的性狀表現。
4．人類基因組
人類基因組共有22對常染色體和l對性染色體，性染色體又分為x染色體與y染色體。含有約30億個dna堿基對。堿基對是以氫鍵相結合的兩個含氮堿基，組成堿基對的堿基包括a、t、c、g。
5．新陳代謝
新陳代謝是生物體內全部有序化學變化的總稱。它包括物質代謝和能量代謝兩個方面。物質代謝是生物體與外界環境之間物質的交換和生物體內物質的轉變過程；能量代謝是生物體與外界環境之間能量的交換和生物體內能量的轉變過程。
在新陳代謝過程中，既有同化作用，又有異化作用。同化作用，又叫做合成代謝，是指生物體把從外界環境中獲取的營養物質轉變成自身的組成物質，并且儲存能量的變化過程；異化作用，又叫做分解代謝，是指生物體能夠把自身的一部分組成物質加以分解，釋放出其中的能量，并且把分解的終產物排出體外的變化過程。
6．克隆技術
“克隆”本意是無性繁殖，它不靠性細胞而是生物的體細胞進行繁殖。它是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組的后代的過程?？寺⊙颉岸嗬颉钡恼Q生便是應用了克隆技術。
(四)地理學常識
1．太陽系
由太陽、行星及其衛星、小行星、彗星、流星體和行星際物質構成的天體系統叫太陽系。
在太陽系中，太陽是中心天體，其他天體都在太陽的引力作用下，繞太陽公轉。太陽系有八大行星，分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
2．銀河系
銀河系是一個由群星和彌漫物質集成的龐大天體系統。銀河系是我們地球和太陽所在的恒星系統，是一個擁有一、兩千億顆恒星，除仙女星系外最大的巨星系。
3．光年
光年是天文學中常用的距離單位，光在真空中一年所走的距離叫光年。一光年等于94650億公里，或63240天文單位，或0．307秒差距。
4．厄爾尼諾現象
厄爾尼諾現象又稱厄爾尼諾海流，是太平洋赤道帶大范圍內海洋和大氣相互作用后失去平衡而產生的一種氣候現象，就是沃克環流圈東移造成的。正常情況下，熱帶太平洋區域的季風洋流是從美洲走向亞洲，使太平洋表面保持溫暖，給印尼周圍帶來熱帶降雨。但這種模式每2—7年被打亂一次，使風向和洋流發生逆轉，太平洋表層的熱流就轉而向東走向美洲，隨之便帶走了熱帶降雨，出現所謂的“厄爾尼諾現象”。
(五)現代新技術
1．生物工程產業
生物工程產業是以現代生命技術的四大組成部分(微生物、酶、細胞、基因)為基礎，逐步形成以動植物工程、藥物及疫苗、蛋白質工程、細胞融合、基因重組、生物芯片及生物計算機等為基本內涵的工程產業。這個產業將改造和創建若干高效益的生物物質，使人類的生產和生活發生巨大變化。
2．生物醫學產業
在疾病診斷、醫療手術、人工合成材料新成就的基礎上，在21世紀人類能安全地掌握生物的或人工的臟器(心、肺、腎、脾等)、骨骼、血管、知覺(視、聽、嗅、味、觸)的移植和再造技術，從而使新的醫療技術達到能對人體各單位進行有效替換和重建的高水平，生物醫學產業必將成為令人矚目的高技術產業之一。
3．海洋生物技術
海洋生物技術興起于20世紀80年代，是傳統海洋生物學發展的一門新興研究領域。目前，世界各國正在進行的海洋生物技術研究的內容，主要是以海洋生物為對象，綜合應用基因工程、細胞操作技術和細胞培養等技術手段，進行海洋生物遺傳性改造，或生產對人們有用的海洋生物產品。隨著神經生物學、海洋生態學、海洋工程學、電子學，以及遙感技術和深海探測技術不斷向海洋生物技術領域滲透，并與之相結合，海洋生物技術的研究范圍將逐步拓寬?，F在，人們正在研究的內容大體有三個方面：一是開發、生產和改造天然海洋產物，以便用作藥物、食品、新材料；二是定向改良海洋動物、植物遺傳特性，為海水養殖業提供具有生長快、品質高和抗病害的優良品種；三是培養具有特殊用途的“超級細菌”，用來清除海洋環境的污染，或者生產具有特定生物功能的物質。
4．納米技術
就像毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，是一米的十億分之一，并沒有物理內涵。當物質到納米尺度以后，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質的具有特殊性能的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。
5．軟件產業
在21世紀，世界范圍內的信息處理和知識處理業務空前活躍，軟科學技術的發展和知識產業的成長將加快步伐；大量遍及各個領域的數據庫、信息庫、知識庫將普遍建成并廣泛應用?；拒浖?、應用軟件、智能軟件、專家系統等軟件產業，在經濟發展和國家安全中將占有越來越突出的地位。
6．智能機械產業
在21世紀，傳統的各種機械工具將廣泛地與微電子、光電子和人工智能機械產業結合。這個產業提供的智能機器人、智能計算機、智能工具(智能汽車、船舶、火車、飛機、航天器等)、智能生產線、智能化工廠等等，不僅在體力上，同時也在腦力上部分替代人類的各種勞動，使人類的智能獲得新的解放，從而人類可以開展更富創造性的工作。
7．太陽能產業
21世紀，人類將面臨能源緊缺的困境。除寄希望于核能源之外，現實的選擇是：發展太陽能技術，研制和生產各種太陽能跟蹤、捕獲、轉換和存貯裝置，在地面和太空中更多地搜集和利用無污染的太陽能，建立起高技術的太陽能產業。
8．空間技術
空問技術是探索、開發和利用宇宙空間的技術，又稱為太空技術和航天技術。目的是利用空間飛行器作為手段來研究發生在空間的物理、化學和生物等自然現象。
空間技術自20世紀50年代崛起以來，以其輝煌的成就對國際政治、軍事產生了深遠影響，對人類經濟、文明作出的貢獻舉世矚目。幾十年來，空間技術取得了重大的成就，其中各類衛星大顯神通。我國也成功地研制出了神五、神六、神七載人飛船，并成功地實現了太空漫步。
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